SU1677848A1 - Система зар да накопительного конденсатора - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к импульсной технике и может быть использовано, например , в генераторах линейных импульсов. Цель изобретени  - увеличение скорости передачи энергии источника трехфазного напр жени  в нагрузку. Устройство содержит шины 1-3 источника трехфазного напр жени , конденсаторы 4, 7, 10, диоды 5, 6, 8, 9 и линейный дроссель 11, Введение в известное устройство новых функциональных св зей позвол ет расширить угловую длительность импульсоатока отдельных фаз ис- точника и параметрически увеличить выходное напр жение системы в целом, обеспечива  увеличение скорости передачи энергии источника в накопительный конденсатор , в результате чего улучшаютс  удельные энергетические показатели системы . 9 ил.

Description

-5

Ё

О V4 VI 00 4 00

фиг.1

Изобретение относитс  к импульсной технике и может быть использовано, например , в генераторах линейных импульсов.

Целью изобретени   вл етс  увеличение скорости передачи энергии источника трехфазного напр жени  в нагрузку.

На фиг.1 приведена структурна  электрическа  схема системы; на фиг. 2,3 - эпюры напр жений на шинах 1-3; на фиг. 4-9 - фрагменты схемы системы.

Система зар да накопительного конденсатора содержит первую, вторую, третью шины 1-3 источника трехфазного напр жени , первый конденсатор 4, перва  обкладка которого подключена к первой шине 1 источника трехфазного напр жени , втора  обкладка - к аноду первого диода 5, катоду второго диода 6, анод которого соединен с первой обкладкой второго конденсатора 7 и анодом третьего диода 8, катод которого соединен с анодом четвертого диода 9, с первой обкладкой третьего конденсатора 10, втора  обкладка которого соединена с второй шиной 2 источника трехфазного напр жени , катод четвертого диода 9 и катод второго диода 5 соединен с первым выводом линейного дроссел  11, второй вывод линейного дроссел  11 соединен с третьей шиной 3 трехфазного источника переменного напр жени , а первый вывод линейного дроссел  11 - с второй обкладкой второго конденсатора 7. причем емкостное сопротивление первого и треть- его-конденсаторов 4, 10 на частоте источника трехфазного напр жени  не менее чем вдвое превышает индуктивное сопротивление линейного дроссел  11.

Система работает следующим образом.

Данна  система зар да накопительного конденсатора (СЗНК)  вл етс  существенно нелинейной, и процессы в ней описываютс  трансцендентными уравнени ми. При рассмотрении работы СЗНК в цел х упрощени  рассмотрим вначале процессы в момент начала ее работы, когда сопротивление конденсатора 7 равно нулю и выход системы оказываетс  практически замкнутым накоротко .

Будем считать, что напр жени  источника образуют пр мую последовательность чередовани  фаз, т.е. напр жени  фаз 2-1, 1-3 и 3-2 сдвинуты на 120 эл.град. (фиг.2), и их мгновенные значени  Us-1, Ui-з и йз-2 измен ютс , как показано на фиг.З.

В указанной системе линейный дроссель 11 обеспечивает резонансные процессы зар да и разр да конденсаторов 4 и 10, зар жаемых и разр жаемых с соответствующим сдвигом по фазе, При зар де конденсатора 7 в этих контурах осуществл етс  так

называемый затухающий резонанс, который обусловлен резонансным зар дом с перезар дом и в начале каждого зар дного цикла с последующим уменьшением тока и

напр жени  на конденсаторах 4, 10 по мере роста напр жени  на обкладках конденсатора 7

Рассматрива  токи в соответствующей линии источника, необходимо учитывать,

0 что в любой момент времени ток на выходе этой линии в одну и ту же нагрузку создаетс  всеми трем  фазными обмотками источника .

Ток трехфазного источника питани 

5 (ТИПТ) в этой системе по сути  вл етс  суммой двух токов: фазного (проводимого одной фазовой обмоткой источника) и линейного (проводимого двум  другими фазовыми обмотками источника); так как со0 противление источника фазовому току вдвое меньше сопротивлени  линейному току, линейный ток в два раза меньше фазного , а суммарный ток в 1,5 раза превышает значение фазного тока.

5Конденсаторы 4 и 10, св занные своими

обкладками через шины 1 и 2 ТИПТ, циклически зар жаютс  и разр жаютс  по соответствующим каналам (электрическим цеп м), обеспечива  проведение тока источ0 ника в конденсатор 7. По мере зар да напр жение на его обкладках (определ емое интегралом зар дного тока) увеличиваетс  и по достижении заданного значени  напр жени  накопител  происходит его разр д во

5 внешнюю цепь. Если необходимо разр д конденсатора 7 производить при напр жении , меньшем максимального зар дного напр жени  (равного удвоенному линейному напр жению ТИПТ), то процесс зар да мо0 жет быть прерван принудительно, например , путем использовани  в качестве диодов 9 и 5 тиристоров. По окончании разр да конденсатора 7 во внешнюю цепь осуществл етс  следующий зар дный цикл.

5 На схемах фиг. 4-10 показаны фрагменты СЗНК, иллюстрирующие токи в системе в различные промежутки времени (четверти периода изменени  напр жений фаз), при которых происходит возрастание фазных

0 токов по абсолютной величине в каждой фазе (линии).

Эти фрагменты соответствуют периодам времени нарастани  напр жений каждой из фаз от нулевых до максимальных

5 (амплитудных) значений: дл  шины 2 - первый период 0-90 эл.град. (фиг.4) и период 180-270 эл.град. (фи г.5); дл  шины 1 -третий период 60-150 эл.град. (фиг.6) и период 240- 330 эл.град. (фиг.7); дл  шины 3 - второй период 120-210 эл.град. (фиг.8) и период

300-390 (30) эл.град. (фиг.9). На схемах фиг. 4-9 стрелками показаны направлени  линейных (л) и фазных (ф) токов источника, а внутри окружностей, иллюстрирующих фазные обмотки, пол рности соответствующих фазных напр жений. Пунктиром обозначены пол рности фазных напр жений в случае их изменени  за рассматриваемый промежуток времени (четверть периода изменени  напр жени  фаз).

Так как линейный ток проводитс  под действием линейного напр жени  (на фиг. 4 - ток по цепи: шины 2-3-1), а это линейное напр жение в треугольнике,  вл ющеес  геометрической суммой напр жений шин 2- 3 и шин 3-1, в любой момент времени равно фазному напр жению шин 2-1, то линейный ток направлен в ту же сторону, что и фазный.

Будем считать, что зар д конденсатора 7 начинаетс  с нулевого отсчета времени при напр жении U2-1 0, которое возрастает по абсолютной величине, как показано на диаграмме фиг. 3.

На фиг. 4 сплошной линией показан ток зар да з конденсатора 7. (в 1,5 раза превышающий фазный ток ф). Величина этого тока ограничена сопротивлением дозирующих конденсаторов 10 и 4, которые зар жаютс  в пол рности, показанной знаками на фиг. 4 под обозначени ми этих конденсаторов .Линейный ток 1Л (создаваемый напр жением шин 2-3-1), име  ту же пол рность , по существу ускор ет процесс зар да накопител .

Процесс зар да накопител  по данному контуру завершаетс  в момент времени, соответствующий достижению напр жением фазы на шине 2-1 максимального (амплитудного ) значени , т.е. спуст  90 эл.град. от выбранного начала отсчета времени.

Так как напр жени  фаз на шинах 1-3 и шинах 3-2 имеют знаки, соответствующие диаграммам на фиг. 3, то по контурам: шины 1, 3, дроссель 11, конденсатор 7, диод б, конденсатор 4; шины 1, 2, 3 дроссель 11, конденсатор 7, диод 6, конденсатор 4 - протекает ток зар да 1з1, создаваемый фазным током шин 1-3 и линейным током шин 1-2-3; а по контурам : шины 2, 3, дроссель 11, конденсатор 7, диод 8, конденсатор 10, шина 2; шины 2,1,3, дроссель 11, конденсатор 7, диод 8, конденсатор 10, шина 2 - ток зар да 1з конденсатора 10, создаваемый фазным током шин 2-3 и линейным током шин 2-1-3. Под действием токов (з и з (на фиг. 4 показаны пунктиром) конденсаторы 4, 10 зар жаютс  в пол рност х, показанных в скобках над их изображени ми. Токи 1з и 1з ускор ют процесц зар да конденсатора 7.

В св зи с тем, что напр жение шин 1-3 спуст  60 эл.град. от выбранного начала отсчета времени измен ет свой знак на противоположный , в этот момент начинаетс 

разр д конденсатора 4 током з (на фиг. 4 - штрихпунктиром), который зар жает конденсатор 4 пол рности, указанной на фиг. 4. Через 180 эл.град. от выбранного начала отсчета напр жение шин 2-1 мен ет по0 л рность на противоположную (фиг. 3 и 5), и происходит зар д конденсатора 7 током з (показан сплошной линией на фиг. 5). Величина этого тока ограничена сопротивлением конденсаторов 4 и 10, которые зар жаютс 

5 в пол рности, показанной знаками на фиг. 5 под изображени ми этих конденсаторов. Ток is в 1,5 раза превышает фазный ток ф. Линейный ток п (создаваемый напр жением шин 1-3-2), име  ту же пол рность, по

0 существу ускор ет процесс зар да накопител . Процесс зар да накопител  по данному контуру завершаетс  в момент времени, соответствующий достижению напр жением фазы шин 2-1 максимального (амплитуд5 ного) значени , т.е. спуст  270 эл.град. от выбранного начала отсчета времени.

Так как напр жени  шин 1-3 и 3-2 имеют знаки, соответствующие диаграммам на фиг. 3, то по контурам: шины 3, 1, конденса0 тор 4, диод 5, дроссель 11, шина 3. шина 3, 2, 1, конденсатор 4, диод 8, дроссель 11, шина 3 - протекает ток зар да 3 конденсатора 4, создаваемый фазным током шин 3, 1 и линейным током шин 3-2-1, а по контурам:

5 шины 3, 2, конденсатор 10, диод 9, дроссель 11. шина 3; шины 3, 1,2, конденсатор 10, диод 7, дроссель 11, шина 3 - ток зар да э конденсатора 10, создаваемый фазным током шин 3, 2, 1 и линейным током шин 3, 1,

0 2. Под действием токов з и is (на фиг. 5

показаны пунктиром) конденсаторы 4, 10

зар жаютс  в пол рност х, показанных в

скобках над изображением конденсаторов.

В св зи с тем, что напр жение шин 1-3

5 спуст  240 эл. град, от выбранного начала отсчета времени измен ет свой знак на противоположный , в этот момент начинаетс  разр д конденсатора 4 током is. изображенным на фиг. 5 штрихпунктиром. Этот ток

0 проходит по контурам: шины 1, 3, дроссель 11, конденсатор 7. диод 6, конденсатор 4, шина 1; шины 1, 2, 3, дроссель 11, конденсатор 7, диод 6, конденатор 4, шина 1 - и зар жает конденсатор 4 в пол рности, указанной

5 под его изображением. Ток з также увеличивает скорость зар да конденсатора 7.

Продолжим рассмотрение многоконтурной системы зар да конденсатора 7 применительно к напр жению Ui-з, которое будет равно нулю по истечении 60 эл.град.

от выбранного начала отсчета времени, а затем возрастает по абсолютной величине, как показано на диаграмме фиг. 2.

На фиг. 6 сплошной линией показан тех зар да 3 конденсатора 4, проход щий по контурам: шины 3, 1, конденсатор 4, диод 5, дроссель 11, шины 3; шины 3, 2, 1, конденсатор 4, диод 5, дроссель 11, шина 3. чина этого тока ограничена сопротивлением конденсатора 4, который зар жаетс  в пол рности , указанной знаками на фиг. 6 под изображением этого конденсатора. Процесс зар да конденсатора 4 поданному контуру завершаетс  в момент времени, соответствующий достижению напр жением шин 1, 3 максимального (амплитудного) значени , т.е. спуст  150эл.град, от выбранного начала отсчета времени.

Так как напр жени  шин 3, 2 и 2, 1 имеют знаки, соответствующие диаграммам на фиг. 3, то по контурам: шины 2, 3, дроссель 11, конденсатор 7, диод 3, конденсатор 10, шина 2; шины 2, 1,3, дроссель 11, конденсатор 7, диод 8, конденсатор 10, шина 2 - протекает ток зар да 1э конденсатора 10, создаваемый фазным током шин 2, 3 и линейным током шин 2, 1, 3, а по коьтурам: шины 2, 1, конденсатор 4, диод 5, конденсатор 7, диод 8, конденсатор 10, шина 2; шины 2, 3, 1, коненсатор 4, диод 5, конденсатор 7, диод 8, конденсатор 10, шина 2 - ток зар да 3 конденсаторов 10 и 4, создаваемый фазным током шин 2-1 и линейным током шин 2-3-1. Под действием is и з (на фиг. 6 показаны пунктиром) они зар жаютс  в пол рност х , показанных под их изображением. Токи is и is ускор ют процесс зар да конденсатора 7.

В св зи с тем, что напр жение шин 3-2 спуст  120 эл.град. измен ет свой знак на противоположный, в этот момент начинаетс  разр д конденсатора 10 током is, изображенным на фиг. 6 штрихпунктиром; этот ток проходит по контурам: шины 3, 2, конденсатор 10, диод 9, дроссель 11, шинаЗ; шиныЗ, 1, 2, конденсатор 10, диод 9, дроссель 11, шина 3-й зар жает конденсатор 10 в пол рности , указанной в скобках над конденсаторами .

Через 240 эл.град. от выбранного начала отсчета напр жение шин 1, 3 мен ет пол рность на противоположную (фиг. 3 и 7) и происходит зар д конденсатора 7 током з (показан сплошной линией на фиг. 7), проход щим по контурам: шины 1, 3, дроссель 11, конденсатор 7, диод б, конденсатор 4, шина 1; шины 1,2,3, дроссель 11. конденсатор 7, диод б. конденсатор 4, шина 1.

Величина этого тока ограничена сопротивлением конденсатора 4, который зар жаетс  в пол рности, указанной знаками на фиг. 7 под его обозначением. Процесс зар да конденсатора 7 по данному контуру завершаетс  в момент времени,

соответствующий достижению напр жением шин 1-3 максимального (амплитудного) значени , т.е. спуст  330 эл.град. от выбранного начала отсчета времени.

Так как напр жени  фаз на шинах 3, 2 и

2, 1 имеют знаки, соответствующие диаграммам на фиг. 3, то по контурам: шины 3, 2, конденсатор 10, диод 9, дроссель 11, шина 3; шины 3, 1,2, конденсатор 10, диод 9, дроссель 11, шина 3 - протекает ток зар да

ij, создаваемый фазным током шин 3-2 и линейным током шин 3, 1, 2, а по контурам: шины 1, 2, конденсатор 10, диод 9, конденсатор 7, диод 6, конденсатор 4, шина 1; шины 1, 3, 2, конденсатор 10, диод 9, конденсатор 7, диод 6, конденсатор 4, шина 1 ток зар да i3, создаваемый фазным током

шин 1-2 и линейным током шин 1, 3, 2. Под

действием токов is и is (на фиг. 7 показаны

пунктиром) конденсаторы 10 и 4 зар жаютс  в пол рност х, указанных под их изображением .

В св зи с тем, что напр жение шин 3, 2 спуст  300 эл.град. измен ет свой знак на противположный, в этот момент начинаетс 

разр д конденсатора 10 током is, изображенным на фиг. 7 штрихпунктиром. Этот ток зар жает конденсатор 10 в пол рности, указанной в скобках над его изображением. Токи is и з ускор ют процесс зар да конденсатора 7.

Завершим рассмотрение многоконтурной системы зар да конденсатора 7 применительно к напр жению 1)з-2, которое будет равно нулю по истечении 120 эл.град. от

выбранного начала отсчета времени, а затем возрастает по абсолютной величине, как показано на диаграмме фиг, 3.

На фиг. 8 сплошной линией показан ток зар да i3 конденсатора 10, проход щий по

контурам: шины 3, 2, конденсатор 10, диод 9, дроссель 11, шина 3, шины 3,1,2, конденсатор 10, диод 9, дроссель 11, шина 3.

Величина этого тока ограничена сопротивлением конденсатора 10, который зар жаетс  в пол рности, указанной под его изображением. Процесс зар да накопител  по данному контуру завершаетс  в момент времени, соответствующий достижению напр жением шин 3, 2 максимального (амплитудного ) значени , т.е. спуст  210 эл.град. от выбранного начала отсчета времени.

Так как напр жени  шин 2-1 и 1-3 имеют знаки, соответствующие диаграммам на фиг. 3, то по контурам: шины 2, 1, конденсатор 4, диод 5, конденсатор 7, диод 8, конденсатор 10, шина 2; шины 2, 3, 1, конденсатор

4,диод 5, конденсатор 7, диод 8, конденсатор 10, шина 2 - протекает ток зар да з, а по контурам: шины 3,1, конденсатор 4, диод

5,дроссель 11, шина 3; шины 3, 2, 1, конденсатор 4, диод 5, дроссель 11, шина 3 - ток зар да з. Под действием токов is и I 3 (на фиг 8 показа -ы пунктиром4 .онденссгоры 10 и 4 зар жаютс  в пол оност х, указанных в скобках над их изображением

В св зи с ем, чго напр жение ин 2-1 спуст  180 зл.град. измен ет свой знак из противоположный, в этот момсч г наи1.нзет- г  разр д конденсаторов 10 и 4 TCKOM i3 , изображенным на фиг. 5 штрихпунктиром Этот ток проходит по контурам: шины 1, 2, конденсатор 10,диод 9, конденсатор 7.диод

6,конденсатор 4, шина 1; шины 1, 3, 2. конденсатор 10, диод 9, конденсатор 7, диод 6, конденсатор 4, шина 1 - и зар жает конденсаторы 4 и 10 в пол рност х, указанных под их изображением. токи is и i также увеличивают скорость зар да конденсатора 7.

Через 300 эл.град. от выбранного начала отсчета напр жение шин 3, 2 мен ет пол рность на противоположную (фиг. 3 и 9), и происходит зар д конденсатора 7 током i3 (показан сплошной линией на фиг 9) Величина этого тока ограничена сопсотивлением конденсатора 10, который зар жаетс  в пол рности , указанной под его изображением . Процесс зар да конденсатора 10 по данному контуру завершаетс  в момент времени , соответствующий достижению напр - жением шин 3, 2 максимального (амплитудного) значени , т е. спуст  390 (30) эл.град. от выбранного начала отсчета времени .

Так как напр жени  шин 2, 1 и 1, 3 имеют знаки, соответствующие диаграммам на фиг. 3, то по контурам: шины 1, 2, конденсатор 10,диод 9, конденсатор 7,диод 6, конденсатор 4, шина 1; шины 1, 3, 2, конденсатор 10,диод 9 конденсатор 7,диод б, конденсатор 4, шина 1 - протекает ток зар да 13, создаваемый фазным током шин 1-2 и линейным током шин 1-3-2, а по контурам: шины 1, 3, дроссель 11, конденсатор 7, доид б, конденсатор 4 шина 1, шины 1,2,3, дроссель 11, конденсатор 7, диод 6. конденсатор 4, шина 1 -ток ззо да i3 конденсатора 4, создаваемый фазным током шин 1, 3 и линейным током шин 1,2,3 Под действием токов i3 и з (на фиг. 9 показаны пунктиром) конденсаторы 10 и 4 зар жаютс  в пол рност х , указанных в скобках над их изображением .

В св зи с тем, что напр жение шин 2-3 спуст  360(0) эл.град. измен ет свой знак на противоположный, в этот момент начинаетс  разр д конденсаторов 4 и 10 током I, изображенным на фиг. 9 штрихпунктиром.

Этот ток проходит пс кочлрам. ,иины 2, 1, конденсатор 4, диод 5 конденсатор 7, диод

8, конденсатор 10 шина 2, шины 2, 3, 1, конденсатор 4, диод 5, конденсатор 7, диод 8, конденсатор 10, шина 2-й зар жает конденсаторы 4 и 10 в пол рност х, указанных под их изображени ми. Токи U, is и is

 вл ютс  и токами зар да конденсатора 7

Следовательно, кажда  фзза (лини ) источник энергии передает энергию в конденсаторы 4 и 1C при их поочередном

резонансном зар де а затем суммиру  свои напр жени  с напр жени ми дозирующих конденгатороз, в конденсатор 7. Резонансные зар д и разр д конденсаторов 4 и 10 осуществл емые с соответствующим

сдвигом по фазе, в свою очередь, увеличи- ают скорость передачи энергии источника о - онденсаторы. отборы энергии источника в дозирующие конденсаторы и последующа  передача энергии в конденсатор

7, расшир   угловую длительность импульсов тока отдельных фаз источника и параметрически увепичивач выходное напр жение системы в целом, обеспечивают увеличение скоростч передачи энергии

источника в накопительный конденсатор, в результате чего улучшаютс  удельные энергетические показатели системы.

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Система зар да накопительного конденсатора , содержаща  первую, вторую, третью шины источника трехфазного напр жени , первый конденсатор, перва  обклздка которого подключена к первой шине источника трехфазного напр жени , втора  обкладка - к аноду первого диода катоду второго диода, анод которого соединен с первой обкладкой второго конденсатора и

   анодом третьего диодз, като-г которого соединен с анодом четвертого ,j ода, с первой обкладкой третьего конденсатора, втора  обкладка которого соединена с второй шиной источника трехфазного напр жени , катод четвертого диода и катод второго диода соединены с первым выводом линейного дроссел , отличающа с  тем, что, с целью увеличени  скорости передачи энергии источника трехфазного напр жени  в

   нагрузку, второй вывод линейного дроссел  соединен с третьей шиной трехфазного источника переменного напр жени , а первый вывод линейного дроссел  соединен с второй обкладкой второго конденсатора, причем емкостное сопротивление первого и

   третьего конденсаторов на частоте источни- вдвое превышает индуктивное сопротивле- ка трехфазного напр жени  не менее чем ние линейного дроссел .

   фиг 2

   Фиг.Ь

   (t}i:

   (рие.З

   Фи$.5

   Й/е,Ј

   Фиг.7